Nghiên cứu chất sơn mẫu dùng cho công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí

bằng thực nghiệm nhằm xem xét các tính chất của hỗn hợp chất sơn mẫu trên cơ sở: bột ZrSiO4, sét bentonite, nhựa thông, cồn, đồng thời xem xét ảnh hưởng của chiều dày lớp sơn và độ chân

-

Chuyên ngành : CÔNG NGH Ệ VẬT LIỆU KIM LOẠI

Mã số: 605291

LU ẬN VĂN THẠC SĨ

Tp H ồ Chí Minh, tháng 06 năm 2014

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 1 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA…………

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHI ỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: PHAN NGỌC LÂM MSHV: 12440809

Ngày, tháng, năm sinh: 13/02/1987 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Kim Loại Mã số : 605291

I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu chất sơn mẫu dùng cho công nghệ đúc trong khuôn

mẫu hóa khí

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tổng quan các nghiên cứu về công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí

- Lựa chọn thành phần và khoảng khảo sát của chất sơn mẫu

- Đánh giá độ huyền phù, độ nhớt của chất sơn mẫu

- Đánh giá độ bám dính và chiều dày sơn

- Đúc thực nghiệm : xem xét ảnh hưởng của chiều dày sơn và độ chân không đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát của vật đúc bằng hợp kim nhôm ACD12

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 10/02/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014

Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM đã

tận tình giảng dạy, hướng dẫn cho em trong suốt quá trình học tập, đặc biệt là quý

thầy cô trong bộ môn Công Nghệ Vật Liệu Kim Loại và Hợp Kim

bằng thực nghiệm nhằm xem xét các tính chất của hỗn hợp chất sơn mẫu trên cơ sở:

bột ZrSiO4, sét bentonite, nhựa thông, cồn, đồng thời xem xét ảnh hưởng của chiều dày lớp sơn và độ chân không đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát của vật đúc bằng hợp kim nhôm ACD12 Các kết quả của đề tài cho thấy:

- Độ huyền phù, độ nhớt, chiều dày và thời gian khô của sơn tăng theo hàm lượng pha rắn

- Độ bám dính của sơn phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nhựa thông, khi hàm lượng nhựa thông tăng, độ bám dính của của lớp sơn tăng

- Độ huyền phù tăng theo hàm lượng của sét bentontite khi tỷ lệ lỏng:rắn = 0,8

và đạt giá trị tốt khi hàm lượng sét bentonite và nhựa thông bằng nhau khi tỷ lệ

lỏng:rắn = 0,6 và 0,5

- Khả năng điền đầy khuôn cao và chất lượng bề mặt vật đúc tốt khi sử dụng

hỗn hợp chất sơn mẫu gồm 14% bentonite + 6% nhựa thông + 80% ZrSiO4 trong dung môi cồn với tỉ lệ lỏng:rắn = 0,5, chiều dày sơn 0,6 mm, ở độ chân không -450 mmHg

ABSTRACT

Topic: Study of lost foam pattern coatings for lost foam casting

The lost foam casting is one of casting method that pay attention by many people because of many advance characteristics In this topic, experience study method, to survey chemical property of compound pattern coating base on: powder ZrSiO4, bentonite clay, colophony, alcohol Furthermore, knowing effect of coating thickness and degree of vacuum to fill the mold and burn-on sand degree of aluminum alloy ACD12 castings

The result of topic will show up:

- Suspension, viscosity, thickness and dry time of coating They are increase depend on the amount of solid phase

- Adhence of coating is mainly depend on colophony that increase follow rate of colophony

- Suspension depend on compound of bentonite rate When the rate of liquid/solid = 0.8 and the best quality when compound of bentonite and colophony

is equal and the rate of liquid/ solid = 0,5 ; 0,6

- The best fulfilled mold and high surface quality when using coating mixture of 14% bentonite + 6% colophony + 80% ZrSiO4 in alcohol solvent, ratio

of liquid:solid = 0,5, coating thickness 0,6 mm, and pressure -450 mmHg

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn được thu thập trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng được ai công bố

trước đây

Tp Hồ Chí Minh, 20/06/2014

Phan Ngọc Lâm

M ỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT LUẬN VĂN ii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH SÁCH HÌNH VẼ viii

DANH SÁCH BẢNG BIỂU xii

Chương 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Mở đầu 1

1.2 Lịch sử hình thành và phát triển 2

1.3 Nguyên lý và đặc điểm phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí 3

1.3.1 Nguyên lý 3

1.3.2 Đặc điểm 4

1.3.2.1 Ưu điểm 4

1.3.2.2 Nhược điểm 5

1.3.3 Phạm vi sử dụng 5

1.3.4 So sánh phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí với các phương pháp đúc khác 11

1.4 Sơ đồ quy trình công nghệ 19

1.4.1 Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, có chân không……… 19

1.4.2 Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, không chân không………… 20

1.4.3 Lựa chọn quy trình công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí cho đề tài………… 20

1.5 Tổng quan về các nghiên cứu 21

1.5.1 Mẫu 21

1.5.2 Cát làm khuôn 22

1.5.3 Nhiệt độ rót của kim loại lỏng 23

1.5.4 Chất sơn mẫu 23

1.5.5 Độ chân không 24

1.6 Đặt vấn đề 25

1.6.1 Mục tiêu của đề tài 26

1.6.2 Nội dung nghiên cứu 26

1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 27

1.7.1 Ý nghĩa khoa học 27

1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn 27

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 28

2.1 Cơ chế nóng chảy và phân hủy của xốp polystyren 28

2.2 Cơ chế điền đầy khuôn 29

2.3 Tương tác của kim loại lỏng với khuôn trong phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí 33

2.3.1 Tương tác cơ học 33

2.3.2 Tương tác nhiệt 35

2.3.3 Tương tác nhiệt - hóa 36

2.3.4 Cơ chế chống cháy dính cát 38

Chương 3 THỰC NGHIỆM 40

3.1 Điều kiện thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu 40

3.1.1 Nguyên vật liệu 40

3.1.1.1 Mẫu xốp 40

3.1.1.2 Cát làm khuôn 41

3.1.1.3 Hỗn hợp chất sơn mẫu 41

3.1.1.4 Hợp kim đúc 44

3.1.2 Trang thiết bị thực nghiệm 45

3.1.3 Phương pháp nghiên cứu 49

3.1.4 Lựa chọn giá trị các tham số 56

3.2 Kết quả thực nghiệm – bàn luận 57

3.2.1 Thành phần và tính chất của sơn 57

3.2.1.1 Độ huyền phù 59

3.2.1.2 Thời gian khô của sơn 67

3.2.1.3 Độ nhớt, độ bám dính và chiều dày của sơn 68

3.2.2 Kết quả đúc thực nghiệm 69

Chương 4 KẾT LUẬN 82

4.1 Đối với thành phần và tính chất của sơn 82

4.2 Ảnh hưởng của chiều dày sơn và độ chân không đến khả năng điền đầy khuôn và mức độ cháy dính cát 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

DANH SÁCH HÌNH V Ẽ

Hình 1.1: Quy trình công nghệ khuôn mẫu hóa khí tổng quát 3

Hình 1.2: Nắp xilanh 16V 7

Hình 1.3: Thân động cơ 7

Hình 1.4: Thân động cơ V2 7

Hình 1.5: Ống dẫn khí nạp 8

Hình 1.6: Khung vỏ stato 9

Hình 1.7: Thân van nước 9

Hình 1.8: Van cổng 9

Hình 1.9: Hộp vi sai 10

Hình 1.10: Tuổi thọ thiết bị 13

Hình 1.11: Chi phí thiết bị 14

Hình 1.12: Độ phức tạp về hình dạng của chi tiết 14

Hình 1.13: Độ bóng bề mặt 15

Hình 1.14: Dung sai kích thước 15

Hình 1.15: Khả năng thay đổi kỹ thuật 16

Hình 1.16: Mức độ điền đầy khuôn 16

Hình 1.17: Khả năng ổn định thể tích của chi tiết 17

Hình 1.18: Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, có chân không 19

Hình 1.19: Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, không chân không 20

Hình 1.20: Tương tác giữa kim loại và mẫu xốp 26

Hình 2.1: (a) phản ứng chia tách; (b) phản ứng phân hủy; (c) phản ứng giải

nén 28

Hình 2.2: Mô hình thay thế kim loại lỏng/xốp polystyren (EPS) của MCT 30

Hình 2.3: Mô hình thay thế kim loại lỏng/xốp polystyren (EPS) 31

Hình 2.4: Cơ chế tiếp xúc 32

Hình 2.5: Cơ chế khoảng trống 32

Hình 2.6: Cơ chế sụp 33

Hình 2.7: những khả năng kim loại lỏng thâm nhập vào lỗ hổng của khuôn 34

Hình 3.1: Mẫu xốp dùng cho thí nghiệm đúc 40

Hình 3.2: Mẫu xốp sau khi được tạo hình 41

Hình 3.3: Sàn rung 45

Hình 3.4: Biến tần 46

Hình 3.5: Hệ thống cấp chân không 46

Hình 3.6: Hòm khuôn 47

Hình 3.7: Thước kẹp đồng hồ Mitutoyo 47

Hình 3.8: Máy khuấy nhỏ 48

Hình 3.9: Máy khuấy lớn 48

Hình 3.10: Thiết bị cắt mẫu xốp bằng dây điện trở 48

Hình 3.11: Lò nồi điện trở 49

Hình 3.12: Sơn được khuấy bằng máy khuấy nhỏ 50

Hình 3.13: Sơn được khuấy bắng máy khuấy lớn 50

Hình 3.14: Nhúng mẫu xốp vào hỗn hợp sơn sau khi được khuấy 51

Hình 3.15: Mẫu được treo hong khô 51

Hình 3.16: Quá trình hút chân không mẫu:(a) mẫu trước khi hút;(b) mẫu

được hút chân không; (c) kết quả mẫu sau khi hút 52

Hình 3.17: Mô hình phương pháp rung mẫu xác định độ bám dính của sơn 52 Hình 3.18: Mẫu đo độ bám dính trong hòm khuôn, trước khi hòm khuôn được phủ đầy cát 53

Hình 3.19: Đo độ huyền phù của sơn 53

Hình 3.20: Đo độ nhớt của sơn 54

Hình 3.21: Đo thời gian khô của sơn 54

Hình 3.22: Mô hình đo chiều dày lớp sơn mẫu: (a) đo mẫu trước khi sơn; (b) đo mẫu sau khi sơn 55

Hình 3.23: Đo chiều dày lớp sơn: (a) đo chiều dày mẫu trước khi sơn; (b) đo chiều dày mẫu sau khi sơn 55

Hình 3.24: Sự thay đổi độ huyền phù của sơn 8%B+8%NT+84%Z theo thời gian 61

Hình 3.25: Sự thay đổi độ huyền phù của sơn 12%B+8%NT+80%Z theo thời gian 61

Hình 3.26: Sự thay đổi độ huyền phù của sơn 14%B+6%NT+80%Z theo thời gian 63

Hình 3.27: Sự thay đổi độ huyền phù của sơn 10%B+10%NT+80%Z theo thời gian 63

Hình 3.28: Sự thay đổi độ huyền phù của sơn 12%B+12%NT+76%Z theo thời gian 64

Hình 3.29: Ảnh hưởng của hàm lượng sét bentonite đến độ huyền phù của sơn khi tỷ lệ L/R=0,8 65

Hình 3.30: Ảnh hưởng của hàm lượng sét bentonite đến độ huyền phù của sơn khi tỷ lệ L/R=0,6 65

Hình 3.31: Ảnh hưởng của hàm lượng sét bentonite đến độ huyền phù của

sơn khi tỷ lệ L/R=0,5 66

Hình 3.32: Ảnh hưởng của độ nhớt đến chiều dày lớp sơn sau 2 lần và 3 lần nhúng 69

Hình 3.33: Mẫu được bố trí trong hòm khuôn 70

Hình 3.34: Cho lớp cát đáy vào hòm khuôn 70

Hình 3.35: Đặt mẫu vào hòm khuôn 71

Hình 3.36: Cho cát + rung hòm khuôn liên tục cho đến khi cát được cho đầy vào hòm khuôn 71

Hình 3.37: Phủ tấm polymer lên bề mặt khuôn 72

Hình 3.38: Rót kim loại vào khuôn + hút chân không 72

Hình 3.39: Các chi tiết sau khi được lấy ra khỏi khuôn 73

Hình 3.40: Kết quả đúc đợt 1: (a) D1-S3-0; (b) D1-S3-300; (c) D1-S3-400; (d) D1-S4-0; (e) D1-S20-0 75

Hình 3.41: (a) D2-S4-200; (b) D2-S4-300 77

Hình 3.42: D2-S8-300 78

Hình 3.43: (a) D2-S12-450; (b) D2-S12-500 79

Hình 3.44: D2-S20-400 79

DANH SÁCH B ẢNG BIỂU

Bảng 1.1: So sánh phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí với các

phương pháp đúc khác 17

Bảng 1.2: Loại hạt polystyren cho công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí 21

Bảng 1.3: Khối lượng riêng đề nghị của xốp polystyren trong công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí 22

Bảng 2.1: Nhiệt độ nóng chảy của một số chất 36

Bảng 3.1: Tính chất vật lý của các dung môi phổ biến 42

Bảng 3.2: Nồng độ cho phép của các loại dung môi phổ biến 43

Bảng 3.3: Thành phần hóa học ACD12 được dùng trong đề tài 45

Bảng 3.4: Tính chất vật lý cơ bản của hợp kim ADC12 45

Bảng 3.5: Các mẫu sơn 58

Bảng 3.6: Độ huyền phù của 8%B+8%NT+84% Z và 12%B+8%NT+80%Z 59

Bảng 3.7: Độ huyền phù của 14%B+6%NT+80%Z, 10%B+10%NT+80%Z và 12%B+12%NT+76%Z 62

Bảng 3.8: Những mẫu sơn đạt yêu cầu về độ ổn định huyền phù 66

Bảng 3.9: Thời gian khô của sơn 67

Bảng 3.10: Kết quả độ nhớt, độ bám dính và chiều dày của sơn 68

Bảng 3.11: Ký hiệu các bậc trong chi tiết đúc 73

Bảng 3.12: Các mẫu đúc đợt 1 74

Bảng 3.13: Khả năng điền đầy và mức độ cháy dính cát của đợt đúc 1 75

Bảng 3.14: Khả năng điền đầy và mức độ cháy dính cát của đợt đúc 2 80

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 M ở đầu

Công nghệ đúc là công nghệ chế tạo sản phẩm bằng cách rót vật liệu ở dạng

chảy lỏng vào khuôn để tạo ra sản phẩm có hình dạng theo khuôn mẫu Đa phần công nghệ đúc thực hiện với các vật liệu kim loại Hiện nay, xu thế của ngành đúc

đi theo hai hướng chính:

- Giảm ô nhiễm môi trường: sử dụng hỗn hợp làm khuôn thân thiện với môi trường, xử lý hỗn hợp làm khuôn sau khi sử dụng hoặc đúc theo phương pháp dùng khuôn kim loại

- Tăng độ chính xác cho vật đúc: Độ chính xác của vật đúc phụ thuộc vào độ bóng của bề mặt hốc khuôn, có hay không có mặt phân khuôn

Trong mảng các phương pháp đúc chính xác có thể chia làm hai nhóm:

• Nhóm có mặt phân khuôn: đúc trong khuôn kim loại, đúc trong khuôn

áp lực,…

• Nhóm không có mặt phân khuôn: đúc trong khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn mẫu hóa khí,…

Các phương pháp đúc có mặt phân khuôn sẽ tồn tại hai nhược điểm chính:

- Khó đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp, yêu cầu rất cao về độ chính xác kích thước hình học do phải có nhiều mặt phân khuôn

- Có mặt phân khuôn sẽ dễ dẫn đến sai lệch kích thước

Do đó, nhóm các phương pháp đúc chính xác không có mặt phân khuôn đang được định hướng là một trong các xu thế phát triển của ngành đúc, chúng cho thấy

ưu thế vượt trội so với các phương pháp đúc khác vì những lý do nêu trên Công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí là một trong các phương pháp đó. [1] [2] [3] [4] [5] [6]

1.2 L ịch sử hình thành và phát triển

Năm 1958, H.F Shroyer (Mỹ) phát minh ra kỹ thuật đúc kim loại dùng mẫu

bọt xốp (foam) và được nhận bằng phát minh (số USP 2830343) [7] Đầu tiên, mẫu được gia công từ tấm vật liệu polystyrene (EPS), dùng hỗn hợp cát - đất sét làm khuôn đúc mỹ nghệ Theo phương pháp này, làm khuôn xong không cần lấy mẫu, khi rót kim loại lỏng vào khuôn, mẫu sẽ tự bốc cháy lộ ra hốc khuôn để điền đầy kim loại lỏng; sau khi kim loại lỏng đông đặc vật đúc sẽ hình thành Năm 1961, Công ty Grunzweig và Hartmann (Đức) mua bản quyền này và có cải tiến để đến năm 1962 đưa vào ứng dụng trong thực tiễn sản xuất

Kỹ thuật dùng cát khô không chứa chất dính trong sản xuất đúc do H Nellen (Đức) và T.R Smith (Mỹ) đăng ký bản quyền năm 1964 Vì trong quá trình rót vào khuôn cát không chất dính thường xuyên có hiện tượng sụt lún (slump) nên năm

1967 A Wittemoser (Đức) dùng các hạt sắt nhiễm từ làm vật liệu khuôn thay thế cho cát thạch anh và từ trường được dùng làm “chất dính” nên phương pháp này còn được gọi là “đúc trong khuôn từ” Cũng vì máy làm khuôn từ khó tạo được các khuôn kích thước lớn , độ phức tạp cao nên năm 1971, Nagano – người Nhật phát minh ra phương pháp V ( V-process: phương pháp đúc trong khuôn chân không) Ở đây cát khô không chứa chất dính được dùng làm vật liệu khuôn, dùng biện pháp hút chân không để cố định cát khuôn và tạo nên hốc khuôn phục vụ cho quá trình rót kim loại lỏng Từ phương pháp này, ngày nay rất nhiều nơi dùng phương pháp hút chân không để cố định cát trong khuôn mẫu xốp, một mặt khắc phục được hiện tượng sụt lún cát trong quá trình rót, mặt khác có lợi cho việc phân huỷ mẫu nhựa

xốp và loại trừ chúng Trước năm 1980, nếu dùng công nghệ cát khô không chứa

chất dính phải được sự đồng ý của công ty Full Mold Process, Inc – Mỹ Sau này,

bản quyền trên không còn hiệu lực; do đó 20 năm gần đây kỹ thuật đúc trong khuôn

mẫu cháy trên phạm vi toàn thế giới phát triển rất nhanh

Sự phát triển của kỹ thuật đúc trong khuôn mẫu cháy trải qua ba giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất:dùng nhựa bọt xốp làm mẫu và cát - đất sét làm khuôn,

khuôn được chế tạo trên máy làm khuôn (ví dụ như máy ép, máy dằn)

Giai đoạn hai: dùng nhựa xốp làm mẫu, cát nhựa (vô cơ hoặc hữu cơ) làm

khuôn

Giai đoạn ba:dùng mẫu tự tiêu và các hạt vật liệu khuôn không chứa chất

dính, đầm khuôn bằng phương pháp vật lý (chân không hoặc từ trường)

Đúc bằng mẫu cháy được viết tắt theo tiếng Anh là LFC (Lost Foam Casting)

hoặc EFC (Expandable Pattern Casting), cũng còn gọi là đúc trong khuôn đầy (Full Mold Casting) Để giảm bớt những nhầm lẫn do ngôn ngữ gây nên, trong đề tài gọi phương pháp công nghệ này là “đúc trong khuôn mẫu hóa khí” (LFC – Lost Foam Casting)

1.3 Nguyên lý và đặc điểm phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí

1.3.1 Nguyên lý

Đây là phương pháp đúc lợi dụng đặc tính của vật liệu xốp để tạo hình mẫu

một cách đơn giản và rẻ tiền Các bước tiến hành cơ bản được mô tả như hình 1.1

Hình 1.1: Quy trình công ngh ệ khuôn mẫu hóa khí tổng quát

- Tạo mẫu xốp theo hình dạng của chi tiết, các mẫu này có thể dùng như chi

tiết đơn hoặc lắp thành cụm lại với nhau, sau đó mẫu được sơn bằng chất sơn mẫu

- Đặt mẫu vào hòm khuôn có đáy, đổ cát không hoặc có chất dính vào

- Rung hòm khuôn với chế độ rung (phương, biên độ, tần số và thời gian rung) thích hợp để cát điền đầy kín các hốc của mẫu và được lèn chặt để tạo thành một

khối ổn định về mặt kích thước và duy trì không đổi trong quá trình đúc

- Rót kim loại vào khuôn Khi tiếp xúc với kim loại lỏng, mẫu sẽ chảy và hóa hơi tạo ra sản phẩm cháy đi vào cát rời Một số sản phẩm cháy sẽ nhanh chóng ngưng tụ, một số khác thoát ra ngoài qua khe cát nhờ hệ thống thông gió và được

giữ lại ở hệ thống xử lý Chân không có thể được sử dụng trong quá trính rót nhằm tránh hiện tượng sụt lún hóc khuôn , bắn tóe kim loại do lượng khí sinh ra trong quá trình phân hủy mẫu xốp

- Sau khi vật đúc đông đặc và nguội, đổ cát ra, tách chi tiết, xử lý cát và hoàn nhiệt cho cát ở chu kỳ tiếp theo Lượng cát tiêu hao rất thấp

1.3.2 Đặc điểm

1.3.2.1 Ưu điểm

- Tiết kiệm thời gian cho khâu chuẩn bị sản xuất, năng suất cao hơn so với một

số phương pháp đúc truyền thống Giảm được các chi phí cho khâu chuẩn bị và xử

lý hỗn hợp, khâu chế tạo khuôn, xử lý bavia,…

- Mẫu nhẹ, rẻ tiền, dễ tạo hình Đối với mẫu lớn: cắt bằng dây điện trở nung đỏ

rồi dán lại Đối với mẫu nhỏ: sản xuất hàng loạt bằng phương pháp ép ở 200÷250oC Thời gian và chi phí tạo mẫu giảm đáng kể

- Không cần lấy mẫu ra khỏi khuôn Không cần hai hòm khuôn cho một vật đúc và các thao tác liên quan

- Quá trình thiết kế đơn giản do hệ thống rót đơn giản, không có mặt phân khuôn, mặt phân mẫu

- Về nguyên tắc, có thể đúc các vật đúc có hình dạng bất kỳ, kích thước vật đúc nói chung không bị hạn chế (đã đúc được các vật đúc tới 20 tấn)

- Không cần ruột và đầu gác ruột đối với các vật đúc phúc tạp có lỗ và hốc

- Vật đúc không bị các khuyết tật về bavia, lệch khuôn, các khuyết tật liên quan đến ruột và hỗn hợp làm khuôn Vật đúc yêu cầu lượng dư gia công ít hơn, đạt được độ chính xác cao hơn so với các phương pháp đúc truyền thống

- Có thể dùng cát không cần chất dính do đó cát không bị nhiễm bẩn phải loại

đi, có thể sử dụng lại nhiều lần, ít ô nhiễm môi trường Cũng có thể dùng các loại

hỗn hợp khác để làm khuôn: hỗn hợp chảy lỏng, hỗn hợp tự đông rắn, hỗn hợp cát – sét…Có thể đúc trong khuôn chân không hoặc khuôn từ

- Có thể sử dụng cho mọi loại hình sản xuất: đơn chiếc, loạt nhỏ, hàng loạt

- Có thể đúc tất cả các kim loại và hợp kim

1.3.2.2 Nhược điểm

- Cần phải có thiết bị đúc chuyên dùng (tuy nhiên chi phí đầu tư thấp hơn nhiều phương pháp khác)

- Hộp mẫu để chế tạo mẫu xốp tương đối đắt tiền

- Cần thời gian chuẩn bị dài để chế tạo chi tiết mới

- Khi đúc gang và thép, thành phần cacbon khó xác định do việc hình thành

lớp cacbon khi mẫu cháy sẽ sinh ra muội than và xâm nhập lên ở mặt trên và dưới

Khắc phục nhược điểm này người ta dùng copolymers

1.3.3 Ph ạm vi sử dụng

Đây là phương pháp rẻ tiền và có thể đúc các chi tiết có hình dạng phức tạp như blốc động cơ, trục khuỷu, nắp xilanh, bộ lọc dầu, thân máy bơm, bệ tấm đỡ,… phù hợp cho sản xuất hàng loạt các chi tiết đúc bằng hợp kim nhôm có khối lượng đến 20kg, bằng gang và hợp kim đồng có khối lượng đến 50kg Phương pháp này không phù hợp đối với các chi tiết đúc bằng thép cacbon thấp và trung bình do khả năng làm tăng hàm lượng cacbon của mẫu xốp nhưng thích hợp để đúc thép có hàm lượng cacbon cao Dưới đây trình bày một số ứng dụng cụ thể của phương pháp này:

Cho đến nay, tỉ lệ lớn nhất của đúc nhôm là phục vụ cho ngành sản xuất động cơ Điều đó chứng tỏ rằng, có một thị trường rất lớn cần phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí

Ống nạp (động cơ): đây là một trong những ứng dụng thành công đầu tiên và được sử dụng cho đến tận ngày nay Thông thường, để sản xuất chi tiết này người ta dùng phương pháp đúc trong khuôn kim loại tĩnh (gravity die casting), quy trình này thường chậm và giá thành đầu tư thiết bị khá đắt Phương pháp đúc trong khuông mẫu hóa khí là phương pháp tốt nhất để chế tạo ống nạp trong áo nước của

bộ chế hòa khí [8]

Nắp xilanh: đây là ứng dụng có sự tăng trưởng nhanh nhất đối với ngành ô

tô Thông thường nắp xilanh được chế tạo bằng phương pháp đúc trọng lực với bộ

ruột rất phức tạp Đúc trong khuôn mẫu hóa khí, giúp quá trình làm nguội bề mặt làm việc của nắp xilanh được dễ dàng Buồng đốt, các lỗ bu lông có thể được tạo hình thông qua quá trình đúc, tránh gia công cơ khí, giúp giảm chi phí sản xuất [8]

Thân xilanh: các công ty sản xuất đang có xu hướng chuyển dần từ sử dụng gang xám qua hợp kim nhôm

Hàng loạt các bộ phận ô tô khác cũng đang được đúc bằng phương pháp này như vỏ máy bơm nước, giá đỡ, bộ trao đổi nhiệt, bơm nhiên liệu, xylanh phanh Các ứng dụng ngày càng được tăng lên, do các nhà sản xuất dần ý thức được những ưu điểm của phương pháp đúc này [8]

Trên hình 1.2, hình 1.3, hình 1.4 và hình 1.5 là các chi tiết bằng hợp kim nhôm do công ty General Motors ứng dụng công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí

sản xuất [9]

Hình 1.2: N ắp xilanh 16V

Hình 1.3: Thân động cơ

Hình 1.4: Thân động cơ V2

Hình 1.5: Ống dẫn khí nạp

Gang xám

Quá trình tự động hóa hiện đại trong việc làm khuôn cát tươi giúp cho quá trình sản xuất trở nên nhanh chóng và hiệu quả Do đó, đúc trong khuôn mẫu hóa khí không thể cạnh tranh được về giá khi đúc với số lượng thấp Các xưởng đúc chỉ

áp dụng phương pháp đúc này khi sản phẩm được yêu cầu có độ chính xác cao, tiết

kiệm được chi phí gia công

Khung vỏ stato: được chứng minh là một trong những ứng dụng thành công

nhất Tiết kiệm được 40% khối lượng của chi tiết thông qua việc làm các cánh tản nhiệt mỏng hơn, các lỗ khoan được giảm đáng kể, phần chân đỡ được tạo hình hoàn

chỉnh với đầy đủ các lỗ bắt bu lông [8] (hình 1.6)

Van: thân van (hình 1.7), nắp van, van cổng (hình 1.8) bằng gang xám đang được đúc với số lượng lớn Mặt bích bằng phẳng cho phép đúc định hình các lỗ bu lông Trong nhiều chi tiết có thể loại bỏ hoàn toàn việc gia công sau khi đúc [8]

Hình 1.6: Khung v ỏ stato

Hình 1.7: Thân van nước

Hình 1.8: Van c ổng

Gang c ầu

Khớp nối ống: đây là ứng dụng thành công nhất khi đúc bằng gang cầu trong khuôn mẫu hóa khí [8] Mặt bích bằng phẳng và các lỗ bu lông được định hình hoàn

hảo thông qua quá trình đúc mà không cần phải gia công lại Khuỷu nối ống, ống

nối hình T, đầu vòi ,có đường kính lên đến 300 mm đang được đúc với số lượng

lớn thay thế cho khuôn cát nhựa Đạt được những thành công này không hề dễ dàng,

vì sự biến dạng xảy ra trên cả mẫu xốp và chi tiết sau khi đúc Nhưng với những lợi ích tiềm năng rất lớn đã làm cho các công ty đúc ở Châu Âu và Nhật Bản có thể tồn

tại và cuối cùng đã thành công [8]

Van: việc gia công cơ khí có thể loại bỏ hoàn toàn trong nhiều trường hợp Đúc trong khuôn mẫu hóa khí đang dần trở thành cách đúc cho các van nước có đường kính ống lên đến 150 mm [8]

Đùm trục: giảm trọng lượng và lượng gia công cơ khí [8]

Hộp vi sai: một số công ty ôtô đã kiên trì với các khó khăn trong phương pháp đúc này do những lợi ít mà nó mang lại, đặc biệt là hạn chế gia công phía bề

mặt trong và sự cân bằng tốt hơn của chi tiết [8] (hình 1.9)

Ống góp: giảm khối lượng thông qua kiểm soát độ dày và cải thiện hiệu suất các công đoạn [8]

Bệ máy: các lỗ bu lông có thể được đình hình thông qua quá trình đúc Do

đó, loại bỏ hoàn toàn gia công trong một số trường hợp [8]

Hình 1.9: H ộp vi sai

Thép

Phương pháp này không phù hợp cho hầu hết chi tiết bằng thép, vì nguy cơ tăng hàm lượng cacbon từ sự phân hủy nhiệt của mẫu xốp trong quá trình đúc Lượng cacbon thêm này không phân bố đều trên toàn chi tiết, cacbon tập trung đã được tìm thấy trong các chi tiết bằng thép khi sử dụng phương pháp đúc này Đó là

cặn từ quá trình nhiệt phân của xốp polystyren, bị mắc kẹt trong thép lỏng dẫn đến hình thành các khu vực có hàm lượng carbon cao, lên đến 0,7 % C, thường nằm dưới bề mặt trên của chi tiết đúc, nơi cặn xốp polystyren không thể nổi lên Khuyết

tật như trên là không thể chấp nhận đối với các chi tiết bằng thép Ngay cả việc sử

dụng các mẫu làm từ xốp PMMA (polymetyl-metaacrylat) cũng không hoàn toàn

loại bỏ được vấn đề này Một số loại thép cacbon cao, chẳng hạn như thép mangan

austenit trong đó có khoảng 1,25 % C, có thể được đúc được bằng phương pháp đúc này [8]

Chi tiết chống mài mòn: Loại bỏ ba via và độ chính xác về kích thước làm cho khuôn mẫu hóa khí có lợi thế lớn hơn so với các phương pháp đúc khác Bi nghiền, bi máy bắn bi có thể được sản xuất với số lượng lớn Thân máy bơm bùn

chỉ phải gia công rất ít sau khi đúc [8]

Đúc lưỡng kim (Duplex casting): Trong quá trình này các chất độn được đưa vào trong mẫu xốp trước khi tiến hành đúc [8]

1.3.4 So sánh phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí với các phương pháp đúc khác

Để có cái nhìn rõ hơn về công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí, ta sẽ so sánh khuôn mẫu hóa khí với khuôn cát-sét, khuôn màng mỏng - chân không, khuôn kim loại và khuôn áp lực:

thể trải qua hàng trăm ngàn chu kỳ đúc mới cần hiệu chỉnh (hình 1.10) [10]

Chi phí thi ết bị: Khuôn mẫu hóa khí sử dụng các thiết bị từ đơn giản cho đến

phức tạp làm cho chi phí của nó cao hơn so với đúc trong khuôn kim loại Khuôn đúc áp lực có chi phí thiết bị cao nhất Khuôn cát-sét và khuôn màng mỏng -chân không có chi phí thiết bị thấp, khuôn màng mỏng - chân không đòi hỏi sử dụng thiết

bị tạo chân không, do đó làm tăng chi phí thiết bị so với khuôn cát-sét (hình 1.11) [10]

Độ phức tạp hình dạng của chi tiết: Khuôn mẫu hóa khí có thể đúc các chi

tiết cực kỳ phức tạp về hình dạng, do việc tạo mẫu có thể tiến hành thông qua việc

cắt dán các phần của mẫu lại với nhau (hình 1.12) [10]

Độ bóng bề mặt: Khuôn mẫu hóa khí cho độ bóng bề mặt cao chỉ sau khuôn

đúc áp lực (hình 1.13) [10]

Dung sai kích thước: Khuôn mẫu hóa khí cho độ chính xác kích thước của

chi tiết chỉ sau khuôn đúc áp lực (hình 1.14) [10]

thuật dễ dàng, khuôn đúc áp lực là khó nhất còn khuôn cát là dễ nhất, do trong khuôn cát-sét sử dụng mẫu bằng gỗ hoặc nhôm được thay đổi dễ dàng Trong khuôn màng mỏng - chân không việc thay đổi mẫu cũng dễ dàng, trong khuôn kim loại

việc thay đổi kỹ thuật khó khăn giống như khuôn áp lực (hình 1.15) [10]

năng cho kích thước chi tiết chính xác theo mẫu của khuôn mẫu hóa khí làm cho nó

có khả năng tạo ra chi tiết với hình dạng chính xác chỉ sau khuôn áp lực (hình 1.16) [10]

sau khuôn kim lại do có dòng chảy êm, ít lẫn khí Ngược lại, khuôn áp lực có mức

độ lẫn khí trong chi tiết rất cao (hình 1.17) [10]

loại khí thải, bụi, đối với khuôn mẫu hóa khí:

- Có thể sử dụng cát khô không chất dính, giảm bớt khâu tái chế hỗn hợp làm khuôn, giảm bụi bẩn

- Chi tiết có thể được tạo hình với kích thước chính xác, ngay cả các lỗ nhỏ do

đó hạn chế được khâu gia công sau khi đúc Và điều này có nghĩa là giảm sử dụng các chất làm nguội và dầu bôi trơn, đây là các chất tác động môi trường lớn nhất trong ngành công nghiệp kim loại

- Tuổi thọ thiết bị dài cũng là một lợi thế của phương pháp này đối với việc tác động đến môi trường

Hình 1.10: Tu ổi thọ thiết bị

Hình 1.11: Chi phí thi ết bị

Hình 1.12: Độ phức tạp về hình dạng của chi tiết

Hình 1.13: Độ bóng bề mặt

Hình 1.14: Dung sai kích thước

Hình 1.15: Kh ả năng thay đổi kỹ thuật

Hình 1.16: M ức độ điền đầy khuôn

Hình 1.17: Kh ả năng ổn định thể tích của chi tiết

B ảng 1.1: So sánh phương pháp đúc trong khuôn mẫu hóa khí với các phương pháp

Chi ều dày

nh ỏ nhất, (inch)

S ản lượng vật đúc yêu c ầu

Chi phí thi ết

b ị, (USD)

hình

Khuôn áp

lực

± 002"/inch thêm ±.015"

qua mặt phân khuôn

qua mặt phân khuôn

.030" qua mặt phân

khuôn

150-300 RMS .188" 500+

12000 ÷

100000

(∗) khuôn mẫu hóa khí:

• Dung sai ±0,007 inch cho chi tiết có kích thước nhỏ hơn 1 inch

• Dung sai ±0,01 inch cho chi tiết từ 1 đến 3 inch

• Sau đó cứ thêm ±0,003 inch cho mỗi inch chi tiết (lớn hơn 3 inch)

Khuôn cát sét:

• Dung sai ±0,03 inch đối với chi tiết có kích thước nhỏ hơn 6 inch

• Sau đó thêm ±0,003 inch cho mỗi inch chi tiết ( lớn hơn 6 inch)

• Thêm ±0.020 ÷0.090 inch ở mặt phân khuôn

(**): Độ bóng bề mặt theo tiêu chuẩn AS107- SAE International

1.4 Sơ đồ quy trình công nghệ

Có nhiều quy trình công nghệ áp dụng cho khuôn mẫu hóa khí, song có bốn quy trình công nghệ chính, phổ biến được áp dụng rộng rãi trong công nghệ đúc này:

1 Quy trình công nghệ với cát không chất dính, có chân không

2 Quy trình công nghệ với cát có chất dính, có chân không

3 Quy trình công nghệ với cát không chất dính, không chân không

4 Quy trình công nghệ với cát có chất dính, không chân không

1.4.1 Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, có chân không

Hình 1.18: Quy trình công ngh ệ với cát không và có chất dính, có chân không

1.4.2 Quy trình công nghệ với cát không và có chất dính, không chân không

Hình 1.19: Quy trình công ngh ệ với cát không và có chất dính, không chân không

1.4.3 L ựa chọn quy trình công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí cho đề tài

Đối với các quy trình công nghệ chính trên mục 1.4.1 và 1.4.2, khi sử dụng cùng một loại cát để làm khuôn, ta xem xét hai yếu tố chân không và chất dính

nhằm chọn ra quy trình công nghệ cho đề tài

Chân không: khi rót kim loại lỏng vào trong khuôn, mẫu xốp sẽ cháy sinh ra

một lượng khí lớn và đột ngột, tạo ra một áp lực lớn trong lòng khuôn được tạo sau khi mẫu xốp cháy, nếu không có giải pháp tháo nhanh lượng khí này ra có thể gây

ra hiện tượng sụt lún khuôn, bắn tóe kim loại, khuôn sẽ không được điền đầy hoàn toàn do áp lực khí sinh ra khi mẫu cháy nằm trong hốc khuôn chưa kịp thoát qua các khe hở của cát sẽ cản trở kim loại lỏng vào điền đầy khuôn Do đó việc sử dụng chân không là cần thiết nhằm hút toàn bộ lượng khí sinh ra, loại bỏ các hiện tượng trên

Ch ất dính: Hầu hết các chất dính sử dụng trong công nghệ đúc đều có nhiệt

độ nóng chảy thấp, nên khi trộn vào hỗn hợp làm khuôn sẽ làm giảm khả năng chịu nhiệt của hỗn hợp Chất dính làm giảm độ thông khí của hỗn hợp cát làm khuôn, điều này đặc biệt không có lợi cho quá trình điền đầy khuôn khi sử dụng công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí Khâu tái sử dụng hỗn hợp làm khuôn phải qua một công đoạn xử lý tốn kém và làm cồng kềnh chu kỳ đúc

Qua những gì phân tích nêu trên, đối với đề tài ta sẽ chọn: Quy trình công

ngh ệ với cát không chất dính, có chân không

1.5 T ổng quan về các nghiên cứu

1.5.1 M ẫu

Xốp polystyren được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ đúc trong khuôn

mẫu hóa khí là dạng polyme vô định hình mạch thẳng chứa 92% C và 8%H về khối lượng và có trọng lượng phân tử từ 300,000-500,000 [11] Ngoài ra các loại xốp như polymetyl-metaacrylat (PMMA), PAC, polyurethan xốp…cũng được sử dụng trong khuôn mẫu hóa khí

Lượng khí sinh ra khi xốp bị phân hủy bởi nhiệt phụ thuộc vào khối lượng riêng của mẫu xốp, việc sử dụng xốp polystyren có kích thước hạt nhỏ sẽ cho phép đúc các chi tiết có thành mỏng ( 6 mm hoặc nhỏ hơn) phổ biến [12]

B ảng 1.2: Loại hạt polystyren cho công nghệ đúc trong khuôn mẫu hóa khí [13]

B ảng 1.3: Khối lượng riêng đề nghị của xốp polystyren trong công nghệ đúc trong

khuôn m ẫu hóa khí [13]

Kim lo ại đúc Nhi ệt độ nóng chảy, o C Kh ối lượng riêng mẫu

x ốp Polystyren, kg/m 3

Theo S.Mehta (1995), tính chất vật lý của hạt polystyrene thường được sử

dụng trong đúc nhôm có khối lượng riêng 20-26 kg/m3 và đường kính hạt trung bình là 1,4 mm Một hạt polystyren sẽ bị biến mềm ở khoảng 120oC, nóng chảy ở

160oC, và hoàn toàn hóa hơi giữa 470 và 500o

C [14]

Droke (2006) đã nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng riêng xốp polystyren đến khả năng điền đầy khuôn của kim loại lỏng đối với hợp kim AM60B Kết quả cho thấy khối lượng riêng của xốp polystyren thấp cho khả năng điền đầy của kim

loại lỏng trong khuôn cao hơn so với mẫu xốp có khối lượng riêng cao hơn Tuy nhiên tốc độ điền đầy khuôn khi dùng xốp có khối lượng riêng cao lại nhanh hơn so

với xốp có khối lượng riêng thấp [15] Suyitno và Abdul Karim (2012) cũng tiến

hành xem xét ảnh hưởng của khối lượng riêng của xốp polystyren đến tính lưu động

của hợp kim nhôm AA356.1 khi đúc trong khuôn mẫu hóa khí Kết quả cho thấy tính lưu động của hợp kim lỏng khi được rót vào khuôn giảm theo chiều tăng khối lượng riêng của xốp polystyren [16]

cát làm khuôn ít ảnh hưởng tới khuyết tật rỗ khí trong vật đúc [19] Từ đó có thể kết

luận độ hạt của cát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt của chi tiết đúc

1.5.3 Nhi ệt độ rót của kim loại lỏng

S Izman (2012) khi sử dụng hợp kim nhôm LM6 trong quá trình đúc nhận

thấy rằng nhiệt độ rót sẽ ảnh hưởng tới lượng rỗ khí trong vật đúc và khi tăng nhiệt

độ rót, hàm lượng rỗ khí trong vật đúc sẽ giảm [19], vì khi nhiệt độ rót kim loại cao

sẽ giúp tăng thời gian loại bỏ khí trong vật đúc dưới tác dụng của chân không ngoài

Sudhir Kumar (2006) đã xem xét sự tác động của nhiệt độ rót đến độ nhám

bề mặt chi tiết đúc bằng hợp kim nhôm Al-7%Si Kết quả cho thấy khi tăng nhiệt độ rót từ 650 lên 750 oC thì độ nhám bề mặt chi tiết tăng Do khi tăng nhiệt độ rót, sức căng bề mặt của kim loại lỏng giảm, làm tăng khả năng di chuyển của kim loại lỏng vào các ống mao dẫn của cát làm khuôn dưới tác động của chân không ngoài được

sử dụng [20]

1.5.4 Ch ất sơn mẫu

Aurel Prstićvà các đồng nghiệp (2012) đã chế tạo hỗn hợp chất sơn mẫu

dựa trên vật liệu chịu lửa là ZrSiO4 Kết quả vật đúc thu được có bề mặt sáng, sạch khi chiều dày lớp sơn khoảng 0.5mm Nhưng khi chiều dày lớp sơn tăng lên khoảng 1mm lúc này vật đúc có bề mặt gồ ghề, vì khi sử dụng lớp sơn dày sẽ làm giảm khả năng thoát khí qua bề mặt chất sơn mẫu dẫn đến việc hình thành xốp trong vật đúc Tuy nhiên khi lớp sơn mẫu quá mỏng, lớp sơn sẽ không ngăn được kim loại lỏng thâm nhập vào cát làm khuôn có thể gây ra khuyết tật trên bề mặt vật đúc, đặc biệt

tại những vị trí vật đúc có chiều dày lớn hơn 40mm [21]

Majid Karimian và các đồng nghiệp (2012) đã xem xét ảnh hưởng của chiều dày lớp sơn mẫu đối với quá trình đúc hợp kim Al−Si−Cu [22] Bột zircon và silica dạng keo được sử dụng trong thành phần của chất sơn mẫu Kết quả nhúng

mẫu cho thấy độ dày lớp phủ sẽ tỷ lệ thuận với độ nhớt huyền phù của chất sơn mẫu

với cùng một thời gian nhúng mẫu, khả năng điền đầy khuôn giảm theo chiều tăng

độ nhớt

Trước đó (2003) M Sands và S Shivkumar cũng chứng minh rằng tăng

chiều dày lớp sơn mẫu và giảm độ hạt của cát làm khuôn cùng có tác dụng tăng thời gian điền đầy khuôn của kim loại lỏng [17]

Lj Trumbulovic và các đồng nghiệp đã nghiên cứu hai hệ chất sơn mẫu trên cơ sở vật liệu chịu lửa cocđierit và Talc kết quả đúc cho thấy vật đúc có bề mặt

sạch và mịn, kiễm tra cấu trúc và cơ tính của chi tiết cho thấy không có sự khác biệt đáng kể giữa chi tiết dùng hệ sơn Cocdierit và Talc [23]

Trong một nghiên cứu nhằm cải thiện tính chất của chất sơn mẫu, Sudhir Kumara và các đồng nghiệp đã sử dụng chất sơn mẫu trên cơ sở bột ZrSiO4, sét bentonit (270 mesh) và các vật liệu chịu nhiệt phụ (TiO2, Fe2O3, Al2O3 và SiO3), dung môi là nước, hợp kim Al-7%Si nấu rót ở nhiệt độ 700oC, chân không được sử

dụng trong quá trình rót, chiều dày lớp sơn 0.15÷0.20mm Kết quả cho thấy, chất sơn mẫu với thành phần bột ZrSiO4 (80%), bentonit (4%), vật liệu chịu nhiệt phụ (16%) cho vật đúc có chất lượng tốt nhất không có sự thâm nhậm của khí cũng như

nếp gấp trên bề mặt vật đúc [18]

Acimovic đã sử dụng chất sơn mẫu với thành phần vật liệu chịu lửa dựa trên

bột zircon, cao lanh và bột talc dùng đúc hợp kim Al-7% Si, trong khi một hỗn hợp

của bột zircon cùng với nhôm silicat và bentonit cũng đã được đề xuất cho hệ chất sơn mẫu dùng cho các hợp kim đúc tương tự

Liu Zi-li và các đồng nghiệp đã tìm hiểu đặc điểm truyền nhiệt trong khuôn

mẫu hóa khí dưới tác động của chân không Kết quả cho thấy, chân không làm tăng đáng kể tốc độ nguội của kim loại lỏng khi điền đầy khuôn, nhưng lại làm giảm tốc

độ nguội trong quá trình đông đặc [25]